MODELIZACIÓN DE COSTES EN LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: UN ANÁLISIS EMPÍRICO PARA LA COMUNIDAD VALENCIANA.

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1 MODELIZACIÓN DE COSTES EN LOS PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: UN ANÁLISIS EMPÍRICO PARA LA COMUNIDAD VALENCIANA F. HERNANDEZ SANCHO Departamento de Economía Aplicada II. Facultad de Economía. Universidad de Valencia. Campus dels Tarongers Valencia. R. SALA GARRIDO Departamento de Matemáticas para la Economía y la Empresa. Facultad de Economía. Universidad de Valencia. Campus dels Tarongers Valencia. Abstract La reutilización de recursos obtenidos de la regeneración de aguas residuales se muestra como una necesidad irrenunciable tanto desde el punto de vista social como ambiental y sanitario. La viabilidad de cualquier proyecto de reutilización requiere un funcionamiento óptimo de los procesos de tratamiento de las aguas residuales. En este sentido resulta necesario un conocimiento exhaustivo de la estructura de costes asociada a cada una de las tecnologías de tratamiento disponibles. En este trabajo se aplica una metodología de modelización de costes mediante el ajuste de una serie de funciones representativas. Se lleva a cabo una aplicación empírica para una muestra de plantas depuradoras de la Comunidad Valenciana. Introducción Es evidente que la reutilización del agua residual supone una práctica muy favorable no sólo porque permite la recuperación de recursos hídricos sino también por la reducción de impactos ambientales. Sin embargo no es menos cierto que variables económicas como los costes y el precio del agua tratada condicionan su uso sobre todo en comparación con otros recursos disponibles. En este sentido se requiere un análisis detallado del mercado local de agua con el fin de definir un umbral de rentabilidad en términos técnicos y económicos que haga atractiva la reutilización de aguas residuales en determinados ámbitos como la agricultura, la industria o la recarga de acuíferos, entre otros. En este análisis deberían ser tenidos en cuenta tanto los costes de las distintas alternativas de oferta de agua como tipos de cultivo, márgenes de rentabilidad, actitud social hacia el medio ambiente, métodos de riego y garantía de abastecimiento, 1

2 entre otros. Se trataría de calcular el máximo precio para el agua tratada que hiciese factible su uso para el riego en sustitución de los recursos hídricos convencionales. Más allá de la eficiencia en los sistemas de tratamiento del agua residual resulta importante valorar la potencialidad del mercado del agua reutilizada especialmente en el ámbito agrícola mediante la comparación de las distintas estructuras de costes asociadas con las alternativas de tipo convencional. Se debe tener en cuenta también la actitud de los usuarios, su capacidad económica y su interés en los sistemas de distribución del agua tratada. También cabe disponer de un adecuado conocimiento de la demanda con el fin de valorar adecuadamente las posibilidades de uso del agua tratada. Habría que conocer, por ejemplo, el tipo de cultivos, la extensión de tierra cultivada, la demanda estacional de agua, la frecuencia de riego, las características y vulnerabilidad de los recursos hídricos existentes o la composición y salinidad del agua de riego procedente de las fuentes convencionales. Para el análisis comparativo de los costes asociados a cada alternativa se deben tomar en cuenta, para el caso de los recursos convencionales (consumo de energía para el bombeo y distribución del agua, mantenimiento de pozos y canalizaciones) y para el caso del agua tratada (energía, costes de personal, mantenimiento, productos químicos, análisis). Para que la comparación pueda llevarse a cabo se debería asegurar que las características del agua obtenida son similares. Una limitación importante asociada con la oferta de agua procedente del bombeo son los elevados costes derivados de la perforación de pozos así como la ausencia de nutrientes que podría reducir el consumo de fertilizantes. Por otro lado, dado que el agua tratada contiene muchos nutrientes se favorece la productividad de los cultivos reduciendo el uso de fertilizantes. Sin embargo, también puede contener metales pesados, compuestos orgánicos y una amplia gama de patógenos que tienen un impacto negativo en el medio ambiente y en la salud humana. En el caso del agua tratada también debe tenerse en cuenta que la estructura de costes resulta cambiante en función del tamaño de planta. Por tanto la determinación del umbral de rentabilidad nos identificaría también el tamaño mínimo de planta que garantizara el uso competitivo del agua tratada. Cualquier análisis relativo a la potencialidad de la reutilización de aguas residuales en un espacio territorial concreto y para una serie de usos especificados requiere un conocimiento exhaustivo de la estructura de costes. Una vez definidos los parámetros de calidad requeridos se debe llevar a cabo un estudio de las alternativas existentes (recursos convencionales y desalación, fundamentalmente). Es importante conocer la estructura de costes asociada a los recursos hídricos alternativos. En su cálculo debe tenerse en cuenta no sólo los costes técnicos sino también el valor de las 2

3 externalidades y costes de oportunidad. Conocida la estructura de costes se plantea estudiar los mecanismos de fijación de precios con el fin de valorar las posibilidades de demanda del agua reutilizada. En este sentido podría valorarse el papel de distintos incentivos para el uso del agua reutilizada. Sería aconsejable el uso de una metodología basada en la optimización de costes con el fin de evaluar la potencialidad de la reutilización como alternativa a los recursos de tipo tradicional en cada uno de los usos posibles dentro de un territorio concreto. Se deberían incluir también los costes asociados a la distribución y transporte del agua requerido para cada uno de los usos. La estructura de costes tendrá un carácter específico para cada uno de los destinos. A la hora de analizar la potencialidad de los recursos procedentes de las plantas de tratamiento existentes en un área geográfica de referencia se requiere, en primer lugar, una valoración de los recursos disponibles para ser reutilizados; en segundo lugar, los recursos potencialmente disponibles, es decir, aquellos que se podrían obtener de plantas ya existentes pero después de implementar los sistemas de tratamiento mediante la correspondiente inversión; y, en tercer lugar, aquellos recursos que se podrían obtener de plantas de nueva construcción. En todos los casos habría que tener en cuenta el coste por metro cúbico del agua reutilizada a la salida de la planta junto con los costes derivados del transporte a través de canalización hasta el destino final. Es evidente que la calidad del agua utilizada debería estar adecuada al uso final. Aplicación empírica En este trabajo nos planteamos una modelización de los costes de tratamiento de aguas residuales como herramienta básica a la hora de valorar la potencialidad de la reutilización como fuente alternativa de recursos hídricos. Para ello se ha utilizado la información procedente de una muestra de 229 plantas de tratamiento situadas en la Comunidad Valenciana. Según el Cuadro 1, se observa como una mayoría de las plantas (62 por ciento) tienen un tamaño entre y m3/año. Sin embargo son las instalaciones más grandes, es decir, aquellas con un tamaño superior a los m3/año las que tratan más de la mitad del agua residual (53,54 por ciento) considerada en la muestra. 3

4 Cuadro 1 DESCRIPCIÓN DE LA MUESTRA GRUPO TAMAÑO (M3/AÑO) NÚMERO PLANTAS PORCENTAJE VOLUMEN TOTAL AGUA TRATADA PORCENTAJE 1 MENOS DE ,97% ,86% ,09% ,05% ,21% ,88% ,71% ,53% ,41% ,15% 6 MÁS DE ,61% ,54% TOTAL % % Aunque en todas las plantas analizadas se aplica un mismo tipo de tratamiento basado en la aireación prolongada existe una considerable disparidad en los costes del proceso por grupos de tamaño. Tal y como se refleja en el Cuadro 2, el coste medio del tratamiento por metro cúbico es de 1,20 euros en el intervalo de plantas más pequeñas (menos de m3/año) frente a 0,16 euros/m3 en las más grandes (más de m3/año). Analizando con detalle la estructura de costes se aprecia el papel relevante de los gastos de personal en todos los grupos de tamaño y especialmente en las plantas más pequeñas. En el conjunto de la muestra esta partida representa casi un 50 por ciento del coste total medio por m3. Cuadro 2 COSTES DESAGREGADOS POR M3 Y GRUPOS DE TAMAÑO GRUPO GRUPOS TAMAÑO ENERGIA PERSONAL MANTENIM RESIDUOS VARIOS TOTAL (M3/AÑO) 1 MENOS DE ,18 0,64 0,09 0,05 0,24 1, ,12 0,33 0,06 0,02 0,11 0, ,07 0,22 0,04 0,02 0,05 0, ,06 0,13 0,03 0,02 0,03 0, ,05 0,11 0,02 0,02 0,02 0,23 6 MÁS DE ,04 0,07 0,01 0,02 0,02 0,16 TOTAL 0,05 0,11 0,02 0,02 0,03 0,23 Gráficamente se puede observar la presencia de economías de escala en los procesos de tratamiento así como el protagonismo de los gastos de personal dentro de la estructura de costes (Gráfico 1). 4

5 Gráfico 1 DESAGREGACIÓN DE COSTES EN LAS PLANTAS DE LA MUESTRA 1, , , , , , , , ,40000 ENERGIA PERSONAL MANTENIM RESIDUOS VARIOS TOTAL 0, , , , GRUPOS DE TAMAÑO Si además agrupamos las plantas de la muestra según que el efluente se destine a la reutilización, a la infiltración, al cauce de un río o al mar, obtenemos la siguiente estructura de costes (Cuadro 3). Nuevamente se pone de manifiesto la importancia de la variable tamaño en la determinación de los costes del tratamiento con independencia del destino del efluente. Cuadro 3 COSTES TOTALES ( /M3) SEGÚN DESTINO DEL EFLUENTE Y GRUPO DE TAMAÑO GRUPO TAMAÑO REUTILIZACIÓN MAR INFILTRACIÓN RIO 1 2,22 1,16 1,00 1,24 2 0,57 0,60 1,07 0,61 3 0,42 0,34 0,34 0,41 4 0,28 0,25 0,21 0,27 5 0,24 0,30 0,16 0,22 6 0,18 0,17 0,11 0,18 En términos de aprovechamiento del efluente, resulta ciertamente relevante constatar la inexistencia de diferencias significativas en costes entre la reutilización, como destino de mayor utilidad, y el vertido al mar, totalmente inútil. El gráfico 2 nos muestra los costes desagregados para el grupo de plantas que destinan su efluente a la 5

6 reutilización. La estructura de costes que caracteriza estas instalaciones es muy similar a la existente en el conjunto de la muestra. Gráfico 2 DESAGREGACIÓN DE COSTES EN PLANTAS CON EFLUENTE DESTINADO A REUTILIZACIÓN 2, , , , , , , ,80000 ENERGIA PERSONAL MANTENIM RESIDUOS VARIOS TOTAL 0, , , , GRUPOS DE TAM AÑO Una vez conocida la estructura de costes asociada a las plantas de la muestra trataremos de obtener una modelización de los mismos con el fin de aumentar las posibilidades tanto de interpretación como de predicción sobre dichos costes. Se tratará de expresar los costes del tratamiento como función del volumen de agua tratada. Sobre la base de los distintos modelos de estimación curvilínea existentes en la literatura se deduce que la función que presenta un mejor ajuste es la potencial. La curva de costes tiene la forma: β C = α V donde, C es Coste ( /m3); V es el Volumen de agua tratada (m3/año), mientras que α, β son parámetros. Los resultados obtenidos figuran en el cuadro 4. 6

7 Cuadro 4 RESULTADOS DEL AJUSTE - 1 C α β R 2 Potencial R 2 Lineal Coste Total ( /m3) 1,2548-0, Coste Energía ( /m3) 0,1397-1, Coste Personal ( /m3) 0,7647-0, Coste Manten. ( /m3) 0,1395-0, Coste Ges. Resid. ( /m3) 0,0197-1, Coste Varios ( /m3) 0,4248-0, Se han contemplado también los distintos destinos del efluente (Cuadro 5) obteniéndose: Cuadro 5 RESULTADOS DEL AJUSTE - 2 C V α β Coste Total ( /m3) Vol. Tratado Reutiliz. (m3/año) 1,6269-0,7206 Coste Total ( /m3) Vol. Tratado Mar (m3/año) 1,2005-0,9495 Coste Total ( /m3) Vol. Tratado Infiltr. (m3/año) 1,4641-0,6480 Coste Total ( /m3) Vol. Tratado Rio (m3/año) 1,2520-0,9183 En este caso los valores de R 2 son: Cuadro 6 RESULTADOS DEL AJUSTE - 3 C R 2 Potencial R 2 Lineal Coste Total ( /m3) Coste Total ( /m3) Coste Total ( /m3) Coste Total ( /m3) A través de este ejercicio de modelización se consigue aportar de manera sencilla una información muy valiosa de cara a optimizar la gestión de los recursos hídricos disponibles en aquellos ámbitos territoriales especialmente deficitarios. En las tablas 4 y 6 se han comparados los ajustes lineal y potencial de forma, que como es evidente la ventaja del ajuste potencial es mucho mejor que el lineal, con lo que es coherente con las graficas anteriores. Referencias bibliográficas [1] Asano, T. "Planning and implementation for Water Reuse Projects". Water Science and Technology. vol. 10, no. 9 (1991), pp

8 [2] Asano, T. (Ed.). Wastewater Reclamation and Reuse. Vol.10. Water Quality Management Library. Technomie Publishing Inc. Lancaster, PA USA, (1998) [3] Gonzalez-Serrano, E. et al. (2006): Cost of reclaimed municipal wastewater for applications in seasonally stressed semi-arid regions, Journal of Water Supply: Research and Technology- AQUA. [4] Hidalgo, M.D. and Irusta, R. Reutilización de agua residual tratada de origen municipal en agricultura, VII Congreso Nacional del Medio Ambiente. Madrid (Spain). (2004). [5] Mancini, G., Sipala, S. and Vagliasindi, F.G.A. Criteria for marginal water treatment and reuse under drought conditions, International Workshop on Water Management under drought conditions, Valencia (Spain), March. (2003). [6] Pasqual J. La evaluación de políticas y proyectos, criterios de valoración económicos y sociales. Ed. Icaria editorial s.a. Barcelona, España [7] Renzetti S. 'Full Cost Accounting for Water Supply and Sewage Treatment: A Case Study of the Niagara Region, Canada" World Bank's Water Resources Management Group on Economic Instruments. (2003) [8] Richard, D. The cost of wastewater reclamation and reuse, in Asano, T. (ed): Water quality management library; Wastewater reclamation and reuse, Vol. 10, CRC Press LLC, Florida, USA, (1998) pp [9] Seguí, L. Sistemas de Regeneración y Reutilización de Aguas Residuales. Metodología para el Análisis Técnico-Económico y Casos. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Cataluña. (2004). 8

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